標準砝碼、砝碼、天平砝碼的磁性是怎么回事
電子天平是采用高精度傳感器借助電磁力補償達到平衡，并通過功能的微處理器和高性能a/d轉換器，實現快速、準確地測量。由于它在衡量過程中采用的是電磁平衡的原理，即在天平失衡的情況下，通過內部線圈中電流大小的改變使天平重新達到平衡，因此在天平的周圍會產生一個較強的電磁場。而砝碼多采用不銹鋼制造，如果電子天平的電磁屏蔽不好，砝碼的剩磁過大，將會造成處于該電磁場中的砝碼被磁化，被磁化后的砝碼不僅直接影響到以后的質量量值傳遞，還會干擾天平的正常使用。為了避免和減小砝碼磁性對質量量值的影響，目前有兩個解決方案:一是做好電子天平的電磁屏蔽，減少漏磁，但這種方案會天平的制造成本；二是提高砝碼的抗磁性能，選用磁化率較低的不銹鋼材料生產砝碼。
受當時測量手段和對砝碼磁性在量值傳遞中影響認識的局限性所限，我國現行的jjf2053-1990《質量計量器具》檢定系統(tǒng)和jjg99-1990《砝碼(試行)》檢定規(guī)程，對砝碼的磁性沒有提出具體的技術指標要求，只在檢定系統(tǒng)中提到各等砝碼均須采用“非磁性不銹鋼制造”。
正式頒布的1994年版建議r111《e1等、e2等、f1等、f2等、m1等、m1-2等、m2等、m2-3等、m3等砝碼》給出了e1等到f2等砝碼磁化率的技術指標，但沒有給出測量方法，可見當時上對砝碼磁化率問題已經給予了的重視。近年來隨著對該項建議的逐步完善，增加了有關砝碼磁性的章節(jié)，明確了*磁化強度、磁化率的技術指標，并詳細地給出了有關砝碼磁性的測量方法。由此可見砝碼的磁化率在量值傳遞中的性。
在實際工作中，無論是量值傳遞還是一般的衡量，砝碼都是在電子天平或機械天平上使用。如果砝碼本身的磁性過大，不僅對衡量結果造成不可預計的誤差，甚有可能磁化所用的衡量儀器，進而對其他砝碼造成影響。
由于砝碼的磁性在衡量過程中對衡量結果將產生無法預計的影響，對它的控制就顯得非常。經過幾十年的觀察、考核，我們在質量量值傳遞過程中已經發(fā)現有的一等標準砝碼在電子天平和機械天平上的檢定結果差異很大。但由于沒有相應的測量設備和手段，我們無法確定其磁化率或*磁化強度的具體量值，只能利用國內現有設備對砝碼原材料進行測量，得到的數據非常有限。鑒于對成型砝碼磁化率測量的緊迫性，《砝碼》檢定規(guī)程起草單位計量科學研究院質量實驗室引進了一臺由bipm研制的砝碼磁化率測量儀，可以實現對成型砝碼進行無傷害磁性測量。
該套磁化率測量設備采用了建議r111修改草案中提出的測量原理，通過測量砝碼在*強磁鐵的磁場梯度中所受的力，來確定弱磁砝碼的磁化率和*磁化強度。為了避免砝碼被放置在高強磁場中可能會導致被*磁化，建議中砝碼底面和磁鐵之間的距離z0設置少為22mm。這樣既可以使天平感應到由樣品磁化率而產生的變化，又可以避免被磁化。
設備引進后，我們對使用中的公斤工作基準砝碼、一等克組標準砝碼進行磁性檢測，其中包括計量科學研究院質量室、密度室、標準物質研究、北京市計量科學研究所、304所、湖北省計量測試技術研究院等單位，公斤工作基準砝碼4個，一等克組標準砝碼9套。同時我們還對山東生產的jf1不銹鋼材料的砝碼和常熟金羊砝碼儀器有限公司生產的不銹鋼材料的砝碼進行了檢測。檢測結果見表1、表2。
表2中幾個生產廠家生產的新型不銹鋼材料的砝碼，其磁化率在0.0003～0.004之間，可以滿足oiml r111建議的要求。建議中規(guī)定:對于e1等砝碼，標稱質量≥20g時，磁化率小于0.02；2g≤標稱質量≤10g時，磁化率小于0.06；標稱質量≤1g時，磁化率小于0.25；對于e2等砝碼，標稱質量≥20g時，磁化率小于0.07；2g≤標稱質量≤10g時，磁化率小于0.18；標稱質量≤1g時，磁化率小于0.9。而表1給出的原工作基準砝碼和一等標準砝碼的測量結果卻讓人擔憂。45號公斤工作基準砝碼是計量科學研究院質量實驗室一直承擔一等、e2等量值傳遞的砝碼，其磁化率為0.1140，過建議規(guī)定的6倍，因該室在hk1000mc天平上使用，故未對量值傳遞造成影響。被測的9套一等克組標準砝碼，只有3套滿足oiml r111建議的規(guī)定，其他砝碼都存在不同程度的差。差大的是標稱值為1kg的砝碼，磁化率為1.8482，出大允許誤差近26倍。
這僅僅是非常有限的實驗，但可以基本反映出原有砝碼材料在磁性上的問題。它提醒我們在質量量值的傳遞和天平砝碼的日常使用過程中應對砝碼磁性問題特別加以關注。砝碼磁化率的實驗還要具有更大的普遍性，以積累更多的數據。基于目前的實驗結果，我們建議依據建議給出的磁性指標劃分原一等標準砝碼的準確度級別，以確保質量量值傳遞的準確、可靠。